齿轮泵PPT课件

齿轮泵 齿轮泵是利用啮合原理工作的 根据啮合形式的不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵 因螺杆的螺旋面可视为齿轮曲线做螺旋运动所形成的表面 螺杆的啮合相当于无限薄的齿轮曲线的啮合 因此螺杆泵放在齿轮泵中介绍 外啮合齿轮泵 结构组成一对几何参数完全相同的齿轮 齿宽为B 齿数为z泵体前后盖板长短轴 内啮合齿轮泵 结构组成 采取间隙补偿措施后 泵的额定压力可达30MPa 一对相互啮合的小齿轮泵体前后盖板月牙板 工作原理一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分 当传动轴带动小齿轮旋转时 轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大 为吸油腔 轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小 为压油腔 特点无困油现象流量脉动小 噪声低 螺杆泵 工作原理相互啮合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积 每个密闭容积为一级 当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时 左端密闭容积逐渐形成 容积增大为吸油腔 右端密闭容积逐渐消失 容积减小为压油腔 特点流量均匀 噪声低 自吸性能好 FPTCIWUST 6 泵主要由主 从动齿轮 驱动轴 泵体及侧板等主要零件构成 泵体内相互啮合的主 从动齿轮与两端盖及泵体一起构成密封工作容积 齿轮的啮合点将左 右两腔隔开 形成了吸 压油腔 图2 3外啮合齿轮泵的工作原理1 泵体 Housing 2 主动齿轮 DriverGear 3 从动齿轮 Drivengear 一 外啮合齿轮泵的结构及工作原理OperationoftheExternalGearPump 结构及工作原理 FPTCIWUST 7 左侧压油腔内的轮齿不断进入啮合 使密封腔容积减小 油液受到挤压被排往系统 这就是齿轮泵的吸油和压油过程 当齿轮按图示方向旋转时 右侧吸油腔内的轮齿脱离啮合 密封腔容积不断增大 构成吸油并被旋转的轮齿带入左侧的压油腔 一 外啮合齿轮泵的结构及工作原理 结构及工作原理 FPTCIWUST 8 二 齿轮泵的结构特点 外啮合齿轮泵的问题外啮合齿轮泵存在的问题有四个 外啮合齿轮泵的泄漏比较大 外啮合齿轮泵的流量脉动大 外啮合齿轮泵有径向不平衡力 外啮合齿轮泵有困油问题 FPTCIWUST 9 一 困油现象TrappingofOil 图2 5齿轮泵困油现象及消除措施 AB间的闭死容积逐步减小 AB间的闭死容积逐步增大 AB间的闭死容积达到最小 齿轮啮合时的重叠系数 overlapcoefficient 必大于1 故有一部分油液困在两对轮齿啮合时所形成的封闭油腔之内 这个密封容积的大小随齿轮转动而变化 形成困油 二 齿轮泵的结构特点 FPTCIWUST 10 一 困油现象受困油液受到挤压而产生瞬间高压 密封容腔的受困油液若无油道与排油口相通 油液将从缝隙中被挤出 导致油液发热 轴承等零件也受到附加冲击载荷的作用 若密封容积增大时 无油液的补充 又会造成局部真空 使溶于油液中的气体分离出来 产生气穴 二 齿轮泵的结构特点 FPTCIWUST 11 图2 5齿轮泵的困油现象及消除措施 容积减小时与压油侧相通 容积增大时与吸油侧相通 一 困油的现象TrappingofOil 二 齿轮泵的结构特点 FPTCIWUST 12 卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则 两槽间距a为最小闭死容积 而使闭死容积由大变小时与压油腔相通 闭死容积由小变大时与吸油腔相通 二 齿轮泵的结构特点 图2 5齿轮泵的困油现象及消除措施 FPTCIWUST 13 二 齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿LeakagePassageandAutomaticCompensationofEndFaceClearance 齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途经泄漏到吸油腔 在这三类间隙中 端面间隙的泄漏量最大 压力越高 由间隙泄漏的液压油就愈多 二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙 齿顶间隙TeethTipClearance 二 齿轮泵的结构特点 FPTCIWUST 14 为了提高齿轮泵的压力和容积效率 实现齿轮泵的高压化 需要从结构上来取措施 对端面间隙进行自动补偿 采用自动补偿端面间隙装置 浮动轴套式 FloatingBushBearing 或弹性侧板式 ElasticSidePlate 二 齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿 一 齿轮泵的结构特点 FPTCIWUST 15 2 2 2齿轮泵的流量和脉动率 PulsatingRate 外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个啮合齿轮的齿谷容积之和 若假设齿谷容积等于轮齿体积 则当齿轮齿数 NumberofTeeth 为z 模数 ModulusofGear 为m 节圆直径 PitchDiameter 为d 有效齿高 EffectiveHeight 为h 齿宽 WidthofTeeth 为b时 根据齿轮参数计算公式有d mz h 2m 齿轮泵的排量近似为 V dhb 2 zm2b 2 7 实际上 齿谷容积比轮齿体积稍大一些 并且齿数越少误差越大 因此 在实际计算中用3 33 3 50来代替上式中 值 齿数少时取大值 由此得齿轮泵的输出流量 TheOutputFlowRate 为 V 6 66 7 zm2b 2 8 V 6 66 7 zm2bn v 2 9 FPTCIWUST 16 齿轮泵的流量脉动 若用qmax qmin来表示最大 最小瞬时流量 q0表示平均流量 则流量脉动率 FlowPulsationRate 为 2 10 上式是齿轮泵的平均流量 实际上 在齿轮啮合过程中 排量是转角的周期函数 因此瞬时流量是脉动的 脉动的大小用脉动率表示 流量脉动率是衡量容积式泵流量品质的一个重要指标 V 6 66 7 zm2bn v 2 9 2 2 2齿轮泵的流量和脉动率 PulsatingRate FPTCIWUST 17 图2 4齿轮泵的结构1 壳体 Housing 2 主动齿轮 DriverGear 3 从动齿轮 DrivenGear 4 前端盖 FrontCover 5 后端盖 BackCover 6 浮动轴套 FloatingShaftSleeve 7 压力盖 PressureCover 2 2 3齿轮泵的结构特点ConstructionofGearPumps FPTCIWUST 18 在容积式泵中 齿轮泵的流量脉动最大 并且齿数愈少 脉动率愈大 这是外啮合齿轮泵的一个弱点 流量脉动会直接影响到系统工作的平稳性 引起压力脉动 使管路系统产生振动和噪声 2 2 2 1齿轮泵的流量脉动 2 2 2齿轮泵的结构特点 FPTCIWUST 19 卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则 两槽间距a为最小闭死容积 而使闭死容积由大变小时与压油腔相通 闭死容积由小变大时与吸油腔相通 2 2 2齿轮泵的结构特点 图2 5齿轮泵的困油现象及消除措施 FPTCIWUST 20 2 2 2 3径向不平衡力RadialUnbalanceForce 在齿轮泵中 油液作用在轮外缘的压力是不均匀的 从低压腔到高压腔 压力沿齿轮旋转的方向逐齿递增 因此 齿轮和轴受到径向不平衡力的作用 压力越高 径向不平衡力越大 它能使泵轴弯曲 使定子偏磨 加速轴承的磨损 降低轴承使用寿命 常采取缩小压油口的办法减小径向不平衡力 2 2 2齿轮泵的结构特点 液压径向力及平衡措施 齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压 作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力F KpBDeK为系数 对主动齿轮K 0 75 对从动齿轮K 0 85 液压径向力的平衡措施之一 通过在盖板上开设平衡槽 使它们分别与低 高压腔相通 产生一个与液压径向力平衡的作用 平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价 FPTCIWUST 22 为了提高齿轮泵的压力和容积效率 实现齿轮泵的高压化 需要从结构上来取措施 对端面间隙进行自动补偿 采用自动补偿端面间隙装置 浮动轴套式 FloatingBushBearing 或弹性侧板式 ElasticSidePlate 2 2 2 4齿轮泵的泄漏通道及端面间隙的自动补偿 2 2 3齿轮泵的结构特点 内啮合齿轮泵 工作原理一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分 当传动轴带动小齿轮旋转时 轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大 为吸油腔 轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小 为压油腔 特点无困油现象流量脉动小 噪声低 采取间隙补偿措施后 泵的额定压力可达30MPa FPTCIWUST 24 2 2 4内啮合齿轮泵InternalGearPumps 内啮合齿轮泵有渐开线齿形 Crescent 和摆线齿形 Grout 两种 其结构示意图见图2 6 图2 6内啮合齿轮泵1 外齿轮 externalgear 2 内齿轮 internalgear 3 隔板 Crescent shapedSeal FPTCIWUST 25 内啮合齿轮泵中的小齿轮是主动轮 大齿轮为从动轮 在工作时大齿轮随小齿轮同向旋转 图2 6b 内啮合齿轮泵3 隔板 4 吸油 5 压油 压油窗口 吸油窗口 渐开线齿形 Crescent 小齿轮和内齿轮之间要装一块月牙隔板 以便把吸油腔和压油腔隔开 如图2 6 a 2 2 4内啮合齿轮泵InternalGearPumps FPTCIWUST 26 图2 6内啮合齿轮泵1 吸油腔 2 压油腔 3 隔板 摆线齿形 Grout 啮合齿轮泵又称摆线转子泵 在这种泵中 小齿轮和内齿轮只相差一齿 因而不需设置隔板 如图2 6 b 2 2 4内啮合齿轮泵InternalGearPumps FPTCIWUST 27 内啮合齿轮泵的结构紧凑 尺寸小 重量轻 运转平稳 噪声低 但在低速 高压下工作时 压力脉动大 容积效率低 一般用于中 低压系统 或作为补油泵 内啮合